本發(fā)明涉及分析電子器件的抗輻射性能，具體地指一種電子器件抗輻射性能測(cè)試方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在一些特殊的有輻射的場(chǎng)合，能夠使用的芯片需要滿足一定的抗輻射性能的要求。普通的芯片在輻射的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生一些由輻射導(dǎo)致的效應(yīng)，包括總劑量效應(yīng)和單粒子效應(yīng)。隨著集成電路尺寸的減小和氧化層厚度的減薄，單粒子現(xiàn)象越來(lái)越受到研究人員的重視。這些單粒子效應(yīng)包括單粒子翻轉(zhuǎn)，單粒子瞬態(tài)，單粒子鎖定，單粒子燒毀，單粒子?xùn)糯┖蛦瘟Ｗ庸δ苤袛嗟取Ｑ芯窟@些單粒子效應(yīng)的機(jī)理對(duì)于抗輻射器件的設(shè)計(jì)具有重要意義。

目前對(duì)于單粒子效應(yīng)的研究方法，主要集中于采用束流測(cè)試方法：將工作中的被測(cè)電子器件放在束流上，看被測(cè)電子器件各種單粒子效應(yīng)發(fā)生的幾率，如果發(fā)生的幾率小于一定的數(shù)值，則認(rèn)為被測(cè)電子器件具有抗輻射能力。這是目前切實(shí)可行并且有效的方法，但是這種方法收集到的關(guān)于單粒子效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理的信息不夠充分，無(wú)法知道具體打到被測(cè)電子器件哪個(gè)位置的輻射粒子產(chǎn)生了單粒子效應(yīng)，這就很難對(duì)被測(cè)電子器件的加固設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的優(yōu)化方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了要解決上述背景技術(shù)的不足，提供一種能測(cè)量引發(fā)單粒子效應(yīng)的輻射粒子射入被測(cè)電子器件的位置的電子器件抗輻射性能測(cè)試方法和系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案之一：方案一是一種電子器件抗輻射性能測(cè)試方法，包括如下步驟：

1)將被測(cè)電子器件與像素芯片平行放置，標(biāo)定像素芯片與被測(cè)電子器件的空間相對(duì)位置；

2)將平行放置的被測(cè)電子器件和像素芯片置于束流中，將像素芯片面向所述束流發(fā)射方向，所述束流中的輻射粒子從所述像素芯片的一側(cè)沿直線穿過，射入所述被測(cè)電子器件，所述像素芯片輸出所述每個(gè)輻射粒子射入的位置和時(shí)間；

3)監(jiān)測(cè)所述被測(cè)電子器件的工作狀態(tài)，若所述被測(cè)電子器件出現(xiàn)單粒子效應(yīng)，記錄與所述單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的時(shí)間為特征時(shí)間，所述特征時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的位置為特征位置；

4)根據(jù)像素芯片與被測(cè)電子器件的相對(duì)位置關(guān)系，確定被測(cè)電子器件與所述像素芯片的特征位置相對(duì)應(yīng)的位置，即為引發(fā)單粒子效應(yīng)的輻射粒子射入被測(cè)電子器件的位置。

優(yōu)選的，所述像素芯片厚度可小于200微米。

優(yōu)選的，所述被測(cè)電子器件和像素芯片可通過固定裝置平行放置，所述固定裝置可包括像素芯片綁定板1.2、被測(cè)器件讀出板1.4、攝像頭1.8和定位柱1.6，所述像素芯片綁定板和所述被測(cè)器件讀出板可通過定位柱平行固定；所述像素芯片綁定板上可設(shè)有一個(gè)窗口，所述像素芯片1.1可固定于像素芯片綁定板的窗口上，所述被測(cè)電子器件可固定于被測(cè)器件讀出板上與像素芯片相對(duì)應(yīng)的位置；所述攝像頭位于所述像素芯片綁定板或者被測(cè)器件讀出板上，與所述攝像頭相對(duì)的所述被測(cè)器件讀出板或者像素芯片綁定板上印有與攝像頭對(duì)應(yīng)的光學(xué)標(biāo)記；所述光學(xué)標(biāo)記在與其對(duì)應(yīng)的攝像頭的拍攝范圍以內(nèi)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案之二：方案二是另一種電子器件抗輻射性能測(cè)試方法，包括如下步驟：

1)將被測(cè)電子器件與像素芯片平行放置，標(biāo)定像素芯片與被測(cè)電子器件的空間相對(duì)位置；

2)將平行放置的被測(cè)電子器件和像素芯片置于束流中，將被測(cè)電子器件面向所述束流發(fā)射方向，所述束流中的輻射粒子從所述被測(cè)電子器件的一側(cè)沿直線穿過，射入所述像素芯片，所述像素芯片輸出所述每個(gè)輻射粒子射入的位置和時(shí)間；

3)監(jiān)測(cè)所述被測(cè)電子器件的工作狀態(tài)，若所述被測(cè)電子器件出現(xiàn)單粒子效應(yīng)，記錄與所述單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的時(shí)間為特征時(shí)間，所述特征時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的位置為特征位置；

4)根據(jù)像素芯片與被測(cè)電子器件的相對(duì)位置關(guān)系，確定被測(cè)電子器件與所述像素芯片的特征位置相對(duì)應(yīng)的位置，即為引發(fā)單粒子效應(yīng)的輻射粒子射入被測(cè)電子器件的位置。

優(yōu)選的，所述被測(cè)電子器件厚度可小于200微米。

優(yōu)選的，所述被測(cè)電子器件和像素芯片可通過固定裝置平行放置，所述固定裝置可包括像素芯片綁定板、被測(cè)器件讀出板、攝像頭和定位柱，所述像素芯片綁定板和所述被測(cè)器件讀出板可通過定位柱平行固定；所述被測(cè)器件讀出板上可設(shè)有一個(gè)窗口，所述被測(cè)電子器件可固定于被測(cè)器件讀出板的窗口上，所述像素芯片可固定于像素芯片綁定板上與被測(cè)電子器件相對(duì)應(yīng)的位置；所述攝像頭位于所述像素芯片綁定板或者被測(cè)器件讀出板上，與所述攝像頭相對(duì)的所述被測(cè)器件讀出板或者像素芯片綁定板上印有與攝像頭對(duì)應(yīng)的光學(xué)標(biāo)記；所述光學(xué)標(biāo)記在與其對(duì)應(yīng)的攝像頭的拍攝范圍以內(nèi)。

在方案一或方案二中，優(yōu)選的，所述像素芯片與所述被測(cè)電子器件的間距可小于1厘米。

在方案一或方案二中，優(yōu)選的，所述束流可由加速器產(chǎn)生，所述束流的所有輻射粒子可沿同一方向直線運(yùn)動(dòng)，束流參數(shù)要求。

在方案一或方案二中，優(yōu)選的，所述像素芯片可為高能物理對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)的頂點(diǎn)探測(cè)器芯片。

在方案一或方案二中，優(yōu)選的，所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件可均為未封裝的芯片。

在方案一或方案二中，優(yōu)選的，所述像素芯片可固定在像素芯片綁定板面向被測(cè)器件讀出板的一面，所述被測(cè)電子器件可固定在被測(cè)器件讀出板面向像素芯片綁定板的一面。

此外，本發(fā)明還提供一種電子器件抗輻射性能測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括像素芯片、被測(cè)電子器件、像素芯片讀出板、被測(cè)器件讀出板和上位機(jī)；

所述像素芯片用來(lái)輸出每個(gè)輻射粒子射入的位置和時(shí)間數(shù)據(jù)至所述像素芯片讀出板；

所述像素芯片讀出板用來(lái)對(duì)接收到的輻射粒子射入位置和時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理后發(fā)送給所述上位機(jī)；

所述被測(cè)電子器件用來(lái)輸出其工作狀態(tài)至所述被測(cè)器件讀出板；

所述被測(cè)器件讀出板用來(lái)根據(jù)接收到的所述被測(cè)電子器件的工作狀態(tài)確定所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間，并將所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間發(fā)送給上位機(jī)；

所述上位機(jī)用來(lái)對(duì)接收到的輻射粒子射入像素芯片的位置和時(shí)間數(shù)據(jù)、被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到引發(fā)單粒子效應(yīng)的輻射粒子射入所述被測(cè)電子器件的位置。

優(yōu)選的，所述上位機(jī)內(nèi)可存儲(chǔ)有輻射粒子射入所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件的對(duì)應(yīng)位置、以及輻射粒子射入所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件的對(duì)應(yīng)時(shí)間，所述上位機(jī)可計(jì)算與所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的時(shí)間為特征時(shí)間，所述上位機(jī)可記錄所述特征時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的位置為特征位置，所述上位機(jī)可計(jì)算所述被測(cè)電子器件上與所述像素芯片的特征位置相對(duì)應(yīng)的位置即為引發(fā)單粒子效應(yīng)的輻射粒子射入被測(cè)電子器件的位置。

優(yōu)選的，所述上位機(jī)可用來(lái)發(fā)送像素芯片控制命令給所述像素芯片讀出板，所述像素芯片讀出板可用來(lái)解析所述上位機(jī)的像素芯片控制命令并傳送給所述像素芯片。

優(yōu)選的，所述像素芯片讀出板可用來(lái)控制所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件的工作時(shí)鐘。

優(yōu)選的，所述被測(cè)器件讀出板可用來(lái)發(fā)送被測(cè)電子器件控制命令給所述被測(cè)電子器件。

優(yōu)選的，所述像素芯片讀出板可為FPGA。

優(yōu)選的，所述像素芯片可為高能物理對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)的頂點(diǎn)探測(cè)器芯片。

本發(fā)明的工作原理：將平行放置的被測(cè)電子器件和像素芯片置于加速器產(chǎn)生的束流中，所述像素芯片與被測(cè)電子器件的空間位置經(jīng)過仔細(xì)標(biāo)定，并且所述像素芯片與被測(cè)電子器件的時(shí)鐘嚴(yán)格同步。輻射粒子從所述像素芯片的一側(cè)入射并穿透后打在所述被測(cè)電子器件上，或者輻射粒子從所述被測(cè)電子器件的一側(cè)入射并穿透后打在所述像素芯片上。所述像素芯片可以記錄所述輻射粒子射入所述像素芯片的位置信息和時(shí)間信息。像素芯片讀出板將上述位置信息和時(shí)間信息傳送到上位機(jī)。同時(shí)，所述被測(cè)電子器件受到輻射粒子入射引發(fā)的單粒子效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間也同步地被傳送到上位機(jī)。上位機(jī)通過后續(xù)的數(shù)據(jù)分析就可以知道被測(cè)電子器件的相應(yīng)區(qū)域在什么時(shí)刻被輻射粒子擊中并產(chǎn)生了單粒子效應(yīng)。

本發(fā)明提出采用像素芯片來(lái)定位輻射粒子在被測(cè)電子器件的入射位置的方法，采用高能物理對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)的頂點(diǎn)探測(cè)器芯片作為像素芯片，使其具有很高的空間分辨能力、時(shí)間分辨能力以及足夠的抗輻射能力，達(dá)到定位要求。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定，實(shí)用性強(qiáng)，可以為被測(cè)電子器件抗輻射性能的研究提供參考信息。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述固定裝置的立體圖；

圖2為本發(fā)明所述固定裝置的爆炸圖；

圖3為本發(fā)明所述電子器件抗輻射性能測(cè)試系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例涉及一種電子器件抗輻射性能測(cè)試方法，步驟如下：

1)將被測(cè)電子器件與像素芯片通過固定裝置平行放置。

固定裝置如圖1、2所示，包括像素芯片綁定板1.2、被測(cè)器件讀出板1.4、攝像頭1.8、定位柱1.6、與定位柱對(duì)應(yīng)的螺絲1.7。所述像素芯片綁定板1.2和所述被測(cè)器件讀出板1.4通過定位柱1.6和螺絲1.7平行固定。所述像素芯片綁定板1.2上設(shè)有一個(gè)窗口，所述像素芯片1.1固定于像素芯片綁定板1.2面向被測(cè)器件讀出板1.4一面的窗口上，所述被測(cè)電子器件1.3固定于被測(cè)器件讀出板1.4面向像素芯片綁定板1.2一面與像素芯片1.1相對(duì)應(yīng)的位置。所述定位柱1.6的長(zhǎng)度固定，使所述被測(cè)電子器件1.3和像素芯片1.1盡可能距離接近，間距小于1厘米。

所述攝像頭1.8位于所述像素芯片綁定板1.2上，所述被測(cè)器件讀出板1.4上印有與攝像頭1.8一一對(duì)應(yīng)的光學(xué)標(biāo)記1.5。所述攝像頭1.8的焦距根據(jù)定位柱1.6的長(zhǎng)度調(diào)整到合適狀態(tài)。在固定裝置裝配好的情況下，所述光學(xué)標(biāo)記1.5在與其對(duì)應(yīng)的攝像頭1.8的拍攝范圍以內(nèi)。

所述像素芯片1.1采用未封裝的高能物理對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)的頂點(diǎn)探測(cè)器芯片，所述像素芯片1.1厚度小于200微米，所述被測(cè)電子器件1.3也為未封裝的芯片。所述像素芯片綁定板1.2用來(lái)將像素芯片1.1的管腳引出。

2)標(biāo)定像素芯片與被測(cè)電子器件的空間相對(duì)位置。

將像素芯片1.1和被測(cè)電子器件1.3分別安裝到所述像素芯片綁定板1.2和所述被測(cè)器件讀出板1.4上。采用光學(xué)坐標(biāo)定位儀分別定位所述像素芯片綁定板1.2上的攝像頭1.8和像素芯片1.1之間的相對(duì)位置，以及所述被測(cè)器件讀出板1.4上的光學(xué)標(biāo)記1.5和被測(cè)電子器件1.3之間的相對(duì)位置，精度在10微米以內(nèi)。

通過定位柱1.6和螺絲1.7安裝好固定裝置，使所述被測(cè)電子器件1.3和像素芯片1.1平行放置。通過攝像頭1.8拍攝到其對(duì)應(yīng)的光學(xué)標(biāo)記1.5的位置，可以定位出所述被測(cè)器件讀出板1.4上的光學(xué)標(biāo)記1.5和與其對(duì)應(yīng)的所述像素芯片綁定板1.2上的攝像頭1.8之間的相對(duì)位置，精度在10微米以內(nèi)。再根據(jù)前面得到的攝像頭1.8和像素芯片1.1之間的相對(duì)位置、光學(xué)標(biāo)記1.5和被測(cè)電子器件1.3之間的相對(duì)位置，計(jì)算出所述像素芯片1.1和被測(cè)電子器件1.3之間的相對(duì)位置。

3)將平行放置的被測(cè)電子器件和像素芯片置于束流中，所述束流由加速器產(chǎn)生，所述束流的所有輻射粒子沿同一方向直線運(yùn)動(dòng)。將像素芯片綁定板面向所述束流發(fā)射方向，使所述被測(cè)電子器件和像素芯片的表面與所述輻射粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直。所述輻射粒子穿過所述像素芯片綁定板的窗口，從所述像素芯片的外側(cè)垂直入射并穿透后射入所述被測(cè)電子器件。所述像素芯片輸出所述每個(gè)輻射粒子射入的位置和時(shí)間。

4)監(jiān)測(cè)所述被測(cè)電子器件的工作狀態(tài)，若所述被測(cè)電子器件出現(xiàn)單粒子效應(yīng)，記錄與所述單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間最接近的所述輻射粒子射入所述像素芯片的時(shí)間為特征時(shí)間。在所述特征時(shí)間，射入所述像素芯片的輻射粒子因擊中被測(cè)電子器件引發(fā)了所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)。所述特征時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的位置為特征位置。

5)根據(jù)像素芯片與被測(cè)電子器件之間的相對(duì)位置關(guān)系、以及輻射粒子射入所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件的角度計(jì)算出輻射粒子射入所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件的對(duì)應(yīng)位置，根據(jù)上述對(duì)應(yīng)位置計(jì)算被測(cè)電子器件上與所述像素芯片的特征位置相對(duì)應(yīng)的位置，即為引發(fā)單粒子效應(yīng)的輻射粒子射入被測(cè)電子器件的位置。

在本實(shí)施例中，也可將固定裝置的被測(cè)器件讀出板1.4在被測(cè)電子器件1.3的固定處設(shè)置一個(gè)窗口，在檢測(cè)時(shí)，將被測(cè)器件讀出板面向束流發(fā)射方向，使所述輻射粒子穿過所述被測(cè)電子器件的窗口，從所述被測(cè)電子器件的外側(cè)垂直入射并穿透后射入所述像素芯片。所述攝像頭可位于所述被測(cè)器件讀出板上，所述像素芯片綁定板上印有與攝像頭對(duì)應(yīng)的光學(xué)標(biāo)記。

實(shí)施例2

本實(shí)施例涉及實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1所述方法的一種電子器件抗輻射性能測(cè)試系統(tǒng)。

圖3所示的電子器件抗輻射性能測(cè)試系統(tǒng)，包括像素芯片、被測(cè)電子器件、像素芯片讀出板、被測(cè)器件讀出板和上位機(jī)。所述像素芯片讀出板采用FPGA。所述像素芯片用來(lái)輸出每個(gè)輻射粒子射入的位置和時(shí)間數(shù)據(jù)至所述像素芯片讀出板。所述像素芯片讀出板用來(lái)對(duì)接收到的輻射粒子射入位置和時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理后通過USB接口發(fā)送給所述上位機(jī)。所述被測(cè)電子器件用來(lái)輸出其工作狀態(tài)至所述被測(cè)器件讀出板。所述被測(cè)器件讀出板用來(lái)根據(jù)接收到的所述被測(cè)電子器件的工作狀態(tài)確定所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間，并將所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間發(fā)送給上位機(jī)。所述上位機(jī)用來(lái)對(duì)接收到的輻射粒子射入像素芯片的位置和時(shí)間數(shù)據(jù)、被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：所述上位機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)有所述像素芯片和被測(cè)電子器件之間的相對(duì)位置數(shù)據(jù)、輻射粒子射入所述像素芯片和被測(cè)電子器件的角度數(shù)據(jù)，以及同一輻射粒子射入所述像素芯片和被測(cè)電子器件之間的時(shí)間關(guān)系；所述上位機(jī)根據(jù)所述輻射粒子射入像素芯片和被測(cè)電子器件之間的時(shí)間關(guān)系，計(jì)算與所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)發(fā)生時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的時(shí)間為特征時(shí)間，在所述特征時(shí)間，射入所述像素芯片的輻射粒子引發(fā)了所述被測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)；所述上位機(jī)記錄所述特征時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述輻射粒子射入所述像素芯片的位置為特征位置；所述上位機(jī)根據(jù)存儲(chǔ)的所述像素芯片和被測(cè)電子器件之間的相對(duì)位置數(shù)據(jù)、以及輻射粒子射入所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件的角度計(jì)算出輻射粒子射入所述像素芯片和所述被測(cè)電子器件的對(duì)應(yīng)位置，所述上位機(jī)根據(jù)上述對(duì)應(yīng)位置計(jì)算所述被測(cè)電子器件上與所述像素芯片的特征位置相對(duì)應(yīng)的位置即為引發(fā)單粒子效應(yīng)的輻射粒子射入被測(cè)電子器件的位置。

所述上位機(jī)還用來(lái)發(fā)送像素芯片控制命令給所述像素芯片讀出板，所述像素芯片讀出板通過USB接口接收后解析所述像素芯片控制命令并傳送給所述像素芯片，來(lái)控制像素芯片的開啟、關(guān)閉及其他工作狀態(tài)。所述像素芯片讀出板還用來(lái)控制所述像素芯片的工作時(shí)鐘，并且所述像素芯片讀出板通過發(fā)送信號(hào)給所述被測(cè)器件讀出板的控制模塊來(lái)控制所述被測(cè)電子器件的工作時(shí)鐘，使所述像素芯片與被測(cè)電子器件的時(shí)鐘嚴(yán)格同步。所述被測(cè)器件讀出板還用來(lái)發(fā)送被測(cè)電子器件控制命令給所述被測(cè)電子器件，來(lái)控制被測(cè)電子器件的開啟、關(guān)閉及其他工作狀態(tài)。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)原理和方案或在本發(fā)明的啟示下所做出的若干改進(jìn)、改變、潤(rùn)飾、變形、替換也視為本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。